高東健 王振宇

【摘要】 當(dāng)鐵路部門還沒有實(shí)現(xiàn)寬帶服務(wù)連接以及移動(dòng)信號(hào)的時(shí)候，隨著鐵路部門逐漸融合移動(dòng)業(yè)務(wù)，在多種影響因素的作用下，信號(hào)不良的情況出現(xiàn)的頻率較高，想要在坐火車的途中實(shí)現(xiàn)順暢通話是較為困難的。在移動(dòng)通信技術(shù)以及現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的背景下，在高鐵列車中越來(lái)越廣泛應(yīng)用高效能的移動(dòng)通信服務(wù)，乘務(wù)人員用移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)與移動(dòng)電話進(jìn)行溝通、交流貢獻(xiàn)了重要力量。

【關(guān)鍵詞】 LTE 高鐵場(chǎng)景 移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)覆蓋 理論研究

隨著我國(guó)加大力度建設(shè)高鐵行業(yè)，需要隨著提升的是移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，高鐵的覆蓋面積越來(lái)越廣泛，也提升了對(duì)于無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的覆蓋面積的需求。移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商、國(guó)家發(fā)改委以及國(guó)家鐵路部門等部門都會(huì)投入大量的技術(shù)、人員以及財(cái)力來(lái)研究與完善無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋和性能問(wèn)題。在高鐵行業(yè)飛速發(fā)展的進(jìn)程中，必須要充分重視LTE在高鐵場(chǎng)景下的覆蓋這一理論。

一、LTE的概述

LTE（Long Term Evolution，長(zhǎng)期演進(jìn)）是由3GPP（The 3rd Generation Partnership Project，第三代合作伙伴計(jì)劃）

組織制定的UMTS（Universal Mobile Telecommunications System，通用移動(dòng)通信系統(tǒng)）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的長(zhǎng)期演進(jìn)，于2004年12月在3GPP多倫多會(huì)議上正式立項(xiàng)并啟動(dòng)。

二、高鐵LTE網(wǎng)絡(luò)覆蓋的特殊性

作為一種城市之間的一種交通工具的高鐵，是一種高速軌道交通工具，往往超過(guò)300km/h，因此，相比于室內(nèi)分布或者室外宏站覆蓋方式相比，高鐵站臺(tái)以及沿線的LTE無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋有著自身的特點(diǎn)和區(qū)別。

高鐵通常在城市與城市之間運(yùn)行，主要有軌道沿線覆蓋和站臺(tái)覆蓋，覆蓋的場(chǎng)景是很復(fù)雜的。覆蓋的主要特征是線狀。高鐵的運(yùn)營(yíng)時(shí)速超過(guò)300km/h，實(shí)驗(yàn)時(shí)速已超過(guò)500km/h，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋在這種超高速的影響下會(huì)很容易產(chǎn)生多普勒頻移問(wèn)題。高鐵的車廂是密閉式的、是用金屬材料制成，能夠嚴(yán)重的屏蔽信號(hào)，信號(hào)在穿透的過(guò)程中會(huì)有很大程度的損傷。高鐵的這種超高速度在很大程度上提升了對(duì)在小區(qū)間的移動(dòng)用戶的重選以及切換的要求；由于相比于切換響應(yīng)時(shí)間而言，UE終端穿越切換區(qū)域的時(shí)間是與之相近的也可能是小于的，因此比較容易出現(xiàn)小區(qū)切換失敗、脫網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題。

三、“LTE在高鐵場(chǎng)景下的覆蓋”的理論研究

1、高鐵環(huán)境對(duì)于無(wú)線通信的影響。1）車體穿透損耗。高鐵的設(shè)計(jì)形態(tài)是密閉箱體，而無(wú)線信號(hào)在這樣的環(huán)境中，在穿透箱體的過(guò)車中會(huì)受到較為嚴(yán)重的損傷。而在列車的運(yùn)行速度逐漸提升的過(guò)程中，信號(hào)受到的損傷也是逐漸提升的。在無(wú)線通信建設(shè)的過(guò)程中，在分布站址方面，保證通信網(wǎng)絡(luò)基站站址與鐵路軌道保持一定的距離，同時(shí)要保證天線主瓣與軌道之間有一定的夾角。2）切換與重選。高鐵列車的速度較快，信號(hào)受損嚴(yán)重，就會(huì)出現(xiàn)高頻率的小區(qū)切換或者重選的現(xiàn)象，影響終端用戶的業(yè)務(wù)體驗(yàn)。3）快衰落。無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的快衰落在高鐵環(huán)境中受到一定的影響，這在很大程度上相關(guān)于多徑，同時(shí)在一定程度上也受制于移動(dòng)臺(tái)的移動(dòng)速度。高鐵環(huán)境中，終端與基站之間信號(hào)傳遞是通過(guò)直線反射實(shí)現(xiàn)的，這就使接受信號(hào)的一方接收到的信號(hào)質(zhì)量有所下降，而在多徑的作用下，快衰落的影響效果是比較小的。4）多普勒頻移。多普勒頻移是指信號(hào)源與接收機(jī)之間的相互運(yùn)動(dòng)，在相對(duì)運(yùn)動(dòng)的作用下接收信號(hào)會(huì)產(chǎn)生一定的變化，特別是高鐵的告訴運(yùn)作下，就會(huì)凸顯出非常明顯的多普勒效應(yīng)。而基站與移動(dòng)站之間的距離會(huì)在一定程度上影響信號(hào)頻率的質(zhì)量，頻率與距離之間是負(fù)相關(guān)的關(guān)系，接收機(jī)的信號(hào)接收性能也會(huì)受到一定的影響。

2、高鐵環(huán)境下LTE專網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)。1）公網(wǎng)與高鐵覆蓋。在當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)下，高鐵環(huán)境下的覆蓋可以在小區(qū)分裂的方式中實(shí)現(xiàn)，雖然存在資源利用率低以及成本低等特點(diǎn)，但是很難達(dá)到同時(shí)具備一般場(chǎng)景和高速運(yùn)行的通信需求，具有較大的優(yōu)化難度。而在專網(wǎng)下可以使網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量以及通信質(zhì)量有很大程度的提升。2）波束成形技術(shù)?；ギ愋允巧舷滦型ǖ赖闹饕匦裕ㄊ尚问浅浞謶?yīng)用了這種特性，實(shí)現(xiàn)下行天線權(quán)值在上行信道的作用下計(jì)算出來(lái)，最終獲得天線權(quán)值調(diào)整加權(quán)系數(shù)，而主波束是由發(fā)送的數(shù)據(jù)乘積與權(quán)值之間的乘積得到的。3）超級(jí)小區(qū)合并技術(shù)。為了緩解列車高速移動(dòng)過(guò)程中多次切換的問(wèn)題，可采用多個(gè)RRU小區(qū)合并功能，擴(kuò)大邏輯小區(qū)覆蓋范圍，減少高速移動(dòng)過(guò)程中頻繁的小區(qū)切換帶來(lái)的流量損失，緩解高鐵站點(diǎn)間同頻干擾問(wèn)題。4）2/4G高鐵協(xié)同組網(wǎng)。為了保證CSFB性能，現(xiàn)網(wǎng)調(diào)整保證LTE的TA劃分與GSM高鐵專網(wǎng)的LA劃分相同。此外，4G終端在4G專網(wǎng)只重選/重定向至2G專網(wǎng)，在2G專網(wǎng)可直接重選回4G專網(wǎng)。

結(jié)語(yǔ)：LTE在高鐵場(chǎng)景中的覆蓋，是鐵路行業(yè)未來(lái)發(fā)展主要方向，對(duì)于移動(dòng)通信業(yè)以及交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展有很大的促進(jìn)作用。當(dāng)前3G通信網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)基本可以實(shí)現(xiàn)覆蓋高鐵，但是全面的寬帶接入尚沒有形成，因此仍需要加大這方面的建設(shè)力度，促進(jìn)移動(dòng)寬帶業(yè)務(wù)全面覆蓋高鐵，推動(dòng)信息便捷化的高鐵行業(yè)的發(fā)展，使LTE有效發(fā)揮良好通信作用。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]張陽(yáng)，“TD-LTE在高鐵場(chǎng)景下的覆蓋”的理論研究[J].中國(guó)新通信.2015（05）

[2] 李覲，陳剛，王太峰.淺談高鐵場(chǎng)景下的TD-LTE覆蓋[J].通信與信息技術(shù).2014（05）

[3] 呂晨光，郭建光，王宇欣.高鐵TD-LTE無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋研究[J].電信工程技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化.2014（10）